潜艇结构的疲劳分析

发布时间：2017-05-11 00:08

  本文关键词：潜艇结构的疲劳分析，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】： 本文分析了疲劳破坏的特点，疲劳载荷，疲劳载荷谱，疲劳寿命的分析计算方法，疲劳断口的各种形貌特征，疲劳设计的方法。对低周疲劳的特点和研究方法作了介绍，对低周疲劳寿命的计算作了分析。同时也对高周疲劳作了简要的说明。 使用传统的疲劳分析方法对构件的疲劳寿命进行分析虽然理论已相当成熟，但是不够准确。因而，出现了使用断裂力学对结构进行疲劳寿命分析的理论，相对于传统的使用弹性力学进行疲劳分析的方法，断裂力学更注重于裂纹局部的应力场的分析与计算，，并从中找出影响疲劳断裂的更为本质的决定量，因而就出现了一种有别于弹性力学疲劳分析的单纯使用应力值作为控制变量的参数，包括应力强度因子，裂纹张开位移和J积分，它们可以更为准确地反映裂纹处的应力场状况，裂纹扩展状况，从而估计出其疲劳寿命。其中最为要紧的是计算出应力强度因子，对应力强度因子的计算方法，有二维平面裂纹应力强度因子的计算和三维裂纹应力强度因子的计算，其中又根据裂纹形状及其所处位置的不同有不同的计算式，也有很多不同的方法，文中对几种典型的方法进行了说明和比较。裂纹闭合效应和高载迟滞效应也是疲劳裂纹扩展的重要理论组成部分，它们有效地修正并补充了疲劳裂纹扩展理论。现在利用断裂力学进行疲劳设计的主要方法是损伤容限设计和耐久性设计，文中对这两种设计方法的原理进行了说明。损伤力学是现在正在发展中的疲劳分析理论，它采用了完全不同于使用弹性力学和断裂力学进行疲劳分析的方法，而是从裂纹形成能量入手进行分析。 有限元方法是现代结构分析中最为重要的数值计算方法。借助于计算机，它可以实现极为复杂的结构的计算分析。本文介绍了如何把有限元法应用于船体结构计算，把船体结构中的各个典型构件模型化并网格化。结合前面所述的疲劳分析方法和有限元分析方法，把两者结合使用有限元分析方法进行疲劳分析计算是一个重要的计算方法。文中对潜艇低周疲劳的特点作了叙述，并对一个实际的艇体舱段进行建模、分析、计算。最终得出了其疲劳分析结果。并在最后对前面使用的几种不同的疲劳寿命计算方法得出的结果进行了比较。
【关键词】：低周疲劳 有限元方法 结构分析 潜艇 应力强度因子
【学位授予单位】：武汉理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2007
【分类号】：U674.76
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 第1章 绪论9-14
• 第2章 疲劳分析的基本理论14-38
• 2.1 疲劳分析14-25
• 2.1.1 疲劳破坏的特点14-15
• 2.1.2 疲劳载荷15-16
• 2.1.3 疲劳寿命16-17
• 2.1.4 疲劳设计方法17
• 2.1.5 低周疲劳17-25
• 2.2 断裂力学方法25-38
• 2.2.1 应力强度因子26-32
• 2.2.2 裂纹张开位移(COD)32-35
• 2.2.3 裂纹闭合理论35-38
• 第3章 有限元分析理论38-47
• 3.1 有限元法概况38-39
• 3.2 有限元的求解原理39-41
• 3.3 舰船有限元分析41-47
• 3.3.1 加筋板格模型化41-44
• 3.3.2 析材模型化44-47
• 第4章 潜艇疲劳的理论分析和计算47-88
• 4.1 潜艇的疲劳分析47-48
• 4.2 艇体建模48-56
• 4.2.1 坐标系统48
• 4.2.2 模型化处理48-49
• 4.2.3 分组建模49-50
• 4.2.4 单元属性50-52
• 4.2.5 计算工况52-56
• 4.3 计算结果56-69
• 4.3.1 变形结果56-60
• 4.3.2 应力结果60-64
• 4.3.3 应变结果64-69
• 4.4 疲劳计算69-88
• 4.4.1 使用~(△ε-N)曲线方法进行弹舱的疲劳寿命计算69-76
• 4.4.2 断裂力学的方法76-88
• 第5章 结论及展望88-91
• 参考文献91-94
• 致谢94-95
• 攻读硕士期间发表的论文95

【引证文献】

中国硕士学位论文全文数据库 前5条

1 刘慧;压弯复杂应力下某高强钢焊接件的疲劳特征研究[D];武汉理工大学;2011年

2 梅杏;轮胎式起重机底架结构疲劳研究[D];武汉理工大学;2011年

3 任思杨;工程船结构强度直接计算及优化研究[D];武汉理工大学;2008年

4 李翠勤;液压支架主体结构件疲劳寿命分析[D];太原理工大学;2012年

5 王洪庆;漂浮式潮流电站载体结构疲劳强度研究[D];哈尔滨工程大学;2012年

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本文编号：355790